Расчет фундаментных болтов на срез

Расчет анкерных болтов

Расчет анкерных болтов производят на нагрузки статические и динамические. Величина, направление и характер действующих нагрузок от оборудования на болты должны быть указаны в задании на проектирование фундаментов под оборудование.

Мака сталей расчетных болтов, эксплуатируемых при расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 65°С включительно, должна назначаться в соответствии с указаниями табл. 1.

Примечание. Болты допускается изготовлять из других марок сталей, механические свойства которых не ниже свойств сталей марок, указанных в табл. 1.

Конструктивные болты во всех случаях допускается изготовлять из стали марки ВСт3кп2 по ГОСТ 380.

Расчетные сопротивления металла болтов растяжению Rва следует принимать по табл. 2

Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки F, которая для статических нагрузок должна приниматься равной: f = 0,75 Р, для динамических нагрузок F = 1,1р, где Р — расчетная нагрузка, действующая на болт.

Для строительных конструкций (стальных колонн зданий и т.п.) затяжку болтов допускается осуществлять стандартными ручными инструментами с предельным усилием (до упора) на болт.

Площадь поперечного сечения болтов (по резьбе) должна определяться из условия прочности по формуле:

где ко = 1,35 — для динамических нагрузок; ко = 1,05 — для статических нагрузок.

Для съемных болтов с анкерными плитами, устанавливаемых свободно в трубе, коэффициент ко для динамических нагрузок принимается равным 1,15.

При действии динамических нагрузок сечение болтов, вычисленное по формуле (1), следует проверить на выносливость по формуле:

где х — коэффициент нагрузки, принимаемый по табл. 3, зависящий от конструкции болта; m — коэффициент, учитывающий масштабный фактор, принимаемый по табл. 4, в зависимости от диаметра болта; a — коэффициент, учитывающий число циклов нагружения, принимаемый по табл. 5.

Таблица 3 (* В скобках дана глубина заделки для болтов диаметром менее 16 мм. * В скобках даны значения коэффициента к статических нагрузок.)

Таблица 4

Таблица 5

При расчете креплений строительных конструкций усилие предварительной затяжки и площадь сечения болтов следует определять как для статических нагрузок, если в проекте нет специальных указаний.

Расчет анкерных болтов при групповой установке

При групповой установке болтов для крепления оборудования (рис.1) величина расчетной нагрузки Р, приходящаяся на один болт, должна определяться для наиболее нагруженного болта по формуле:

где N — расчетная нормальная сила; М — расчетный изгибающий момент; n — общее количество болтов; y1 — расстояние от оси поворота до наиболее удаленного болта в растянутой зоне стыка; yi — расстояние от оси поворота до i-го болта, при этом учитываются как растянутые, так и сжатые болты.

Рис. 1. Расчетная схема определения усилий при групповой установке болтов для крепления технологического оборудования

Ось поворота, допускается принимать проходящей через центр тяжести опорной поверхности оборудования.

Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы, величину расчетной растягивающей нагрузки, приходящейся на один болт, следует определять по формуле:

где М и N — изгибающий момент и продольная сила в сквозной колонне на уровне верха фундамента; h — расстояние между осями ветвей колонны; n — количество болтов крепления ветви колонны; в — расстояние от центра тяжести сечения колонны до оси сжатой ветви.

Для баз стальных колонн сплошного типа (рис. 2) величину расчетной нагрузки, приходящейся на один растянутый болт, следует определять по формуле:

где N — продольная сила в колонне; Rв — расчетное сопротивление бетона фундамента осевому сжатию, принимается в зависимости от класса бетона по табл. 6; n — количество растянутых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны; вs — ширина опорной плиты базы колонны; x — высота сжатой зоны бетона под опорной плитой базы колонны, определяется по формуле:

где la — расстояние от равнодействующей усилий в растянутых болтах до противоположной грани плиты; С — расстояние от оси колонны до оси болта; е0 — эксцентриситет приложения нагрузки.

Рис. 2. Расчетная схема усилий в опорном сечении для стальных колонн сплошного типа

Таблица 6

Высота сжатой зоны х ограничивается условием:

В формулах Rв и Rва в МПа.

В тех случаях когда х > xR la, следует повысить класс бетона фундамента либо увеличить опорную плиту, либо предусмотреть косвенное армирование.

Определение величины предварительной затяжки анкерных болтов

Величину усилия предварительной затяжки болтов — для восприятия горизонтальных (сдвигающих) усилий в плоскости сопряжения оборудования с фундаментом для сдвигоустойчивых соединений (не допускающих смещения опорной конструкции на величину зазора между стержнем болта и стенками отверстия в стакане) следует определять по формуле:

где Q — расчетная сдвигающая сила, действующая в опорной плоскости; N — нормальная сила; f — коэффициент трения, принимаемый равным 0,25; n — количество болтов; к коэффициент стабильности затяжки, принимаемый по табл. 3.

При совместном действии вертикальных и горизонтальных (сдвигающих) сил величину усилия затяжки F0 следует определять по формуле:

Площадь поперечного сечения болта по резьбе в этом случае определяется по формуле:

где к — коэффициент стабильности затяжки, принимаемый по табл. 3

В сдвигодопускающих соединениях сдвигающая сила Q воспринимается за счет сопротивления стержня болта срезу и определяется по формуле:

Читайте также  Сколько нужно отстояться фундаменту под дом?

При совместном действии осевых Р и сдвигающих Q усилий их допустимые величины могут быть определены по формулам:

где n — количество болтов.

Величина усилия предварительной затяжки болтов F2 в этом случае должна назначаться по формуле

Сдвигающую силу Q, действующую в плоскости изгибающего момента, для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы под ветви колонны, допускается воспринимать силой трения под сжатой ветвью колонны и определять из условия:

Сдвигающую силу стальных колонн сплошного типа, а также для сквозных колонн при действии сдвигающей силы перпендикулярно плоскости изгибающего момента (связевые колонны) допускается воспринимать силой трения от действия продольной силы и силы затяжки болтов и определять по формуле:

где N — минимальная продольная сила, соответствующая нагрузкам, от которых определяется сдвигающая сила; п — количество болтов для крепления сжатой ветви колонны или количество сжатых болтов, расположенных с одной стороны базы колонн (для колонн сплошного типа); f — коэффициент трения, принимаемый равным 0,25; Аsa — площадь сечения одного болта.

Болты необходимо затягивать, как правило, с контролем величины крутящего момента Мкр, Н×м, значение которого следует определять по формуле:

где F — усилие предварительной затяжки болтов; x — коэффициент, учитывающий геометрические размеры резьбы, трение на торце гайки и в резьбе, принимаемый по табл. 7

Наименьшие допустимые расстояния между осями болтов и от оси крайних болтов до граней фундамента приведены в табл. 4.

Рекомендации по расчету анкерных болтов

Расстояния между болтами, а также от оси болтов до грани фундамента допускается уменьшать на 2 d при соответствующем увеличении глубины заделки на 5 d.

Расстояния от оси болта до грани фундамента допускается уменьшить еще на один диаметр при наличии специального армирования вертикальной грани фундамента в месте установки болта.

Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть меньше 100 мм для болтов диаметром до 30 мм включительно, 150 мм для болтов диаметром до 48 мм и 200 мм для болтов диаметром более 48 мм.

При установке спаренных болтов, например для закрепления несущих стальных колонн зданий и сооружений, должна предусматриваться общая анкерная плита с расстоянием между отверстиями, равным проектному размеру между осями болтов, или следует устанавливать одиночные болты с «разбежкой» по глубине. Глубину заделки спаренных болтов при расстоянии между их осями 8 d и более следует назначать 15 d, при расстоянии менее 8 d — равной 20 d.

Расстояние от края плиты до оси болта следует назначать не менее 2 d, при этом площадь анкерной плиты должна быть не менее 32 d2.

Расчетные площади поперечных сечений болтов (по резьбе) в зависимости от их диаметра приведены в табл. 8.

Таблица 8. Расчетные площади поперечных сечений болтов (по резьбе)

 Анкерные болты. Классификация. Назначение

Похожее

Источник: https://spacecad.ru/calculation-anchor-bolts/

Как правильно сделать расчет анкерного болта. WikiСтатья

Анкерный болт, клиновой анкер, рамный анкер — это эффективные крепёжные изделия, которые должны прочно закрепляться в несущем основании и удерживать прикрепляемую конструкцию.

Для быстрого перехода на крепеж анкерной техники указываем доп.ссылки здесь:
клиновой анкер, анкерный болт, с гайкой и крюком, рамный анкер

Применение анкерного болта и возможные разрушения при эксплуатации

Вот только несколько примеров применения анкеров:

  • установка металлической обрешётки или других конструкций к бетонной кирпичной поверхности
  • монтаж различных элементов к стене, которая представляет из себя сэндвич из нескольких по своей структуре и плотности оснований
  • надежное крепление конструкций, на которые подразумевается воздействие как на скручивание, так и на вырывание

В первом случае возможны такие разрушения, когда анкер выдергивается вместе с куском стены из-за её хрупкости. Следовательно, при монтаже надо подбирать достаточно длинный анкерный болт, который нанизывает на себя длину хрупкого материала и прочно зафиксируется в плотном (бетон, кирпич).

Например, нередко, вбив клиновой анкер на треть его длины в твердую рабочую поверхность, две третьи способны держать нагрузку от прикрепляемой конструкции (из газобетона, древесины). В то же время анкерный болт не имеет свободной длины и применяется для фиксирования, например, металлических листов до 5 мм, которые уже сами по себе создают большую нагрузку из-за удельного веса материала.

Ниже приведена таблица для расчета клинового анкера, где учитывается толщина прикрепляемого элемента и необходимая глубина анкеровки, при которой крепёж будет выдерживать соответствующую вырывающую силу.

Размер клинового анкера Резьба Длина анкера,мм max толщина прикрепл. материала, мм Диаметр сверла Глубина анкеровки,мм min вырывающая сила,kН (бетон В25) Вес 1000 шт,кг
6х40 М6 40 5 6 35 1,4 9,98
6х60 М6 60 30 6 35 1,4 14,00
6х80 М6 80 50 6 35 1,4 18,00
8х50 М8 50 10 8 40 1,6 22,00
8х80 М8 80 40 8 40 3,3 34,00
8х90 М8 90 55 8 40 3,3 34,60
8х105 М8 105 65 8 40 3,3 44,00
8х120 М8 120 80 8 40 3,3 49,30
10х65 М10 65 15 10 45 5,0 43,00
10х80 М10 80 35 10 45 5,0 53,00
10х95 М10 95 50 10 45 5,0 62,00
10х120 М10 120 75 10 45 5,0 77,00
10х130 М12 130 70 10 45 5,0 84,00
12х100 М12 100 45 12 55 5,0 93,00
12х120 М12 120 65 12 55 6,0 111,00
12х135 М12 135 75 12 55 6,0 125,00
12х150 М16 150 95 12 55 6,0 138,00
16х105 М16 105 45 16 60 7,5 174,00
16х140 М16 140 80 16 60 9,4 229,00
16х180 М16 180 120 16 60 9,4 292,00
16х220 М16 220 160 16 60 9,4 355,00
20х160 М20 160 40 20 100 12,3 406,00
20х200 М20 200 130 20 75 12,3 505,00
20х300 М20 300 225 20 75 12,3 751,00
Читайте также  Гидроизоляция фундаментной плиты снизу технониколь

ТОП товаров из нашего каталога

Второй вид разрушения, который может встречаться при неправильном подборе типа и размера анкера, — это разрушение по телу крепежа. То есть происходит деформация самого анкера, когда его часть остается в стене, а другая — снаружи.

Немаловажно здесь и качество материала, из которого изготовлен крепёж.

Если нагрузки заведомо высокие или речь идёт об ответственном строительстве, лучше сразу рассматривать высокопрочные анкеры

Много лет на рынке крепеж представлен в китайском и европейском исполнении. Разница колоссальная! Безусловно, есть множество конструкций, где применение наиболее доступных анкеров будет вполне достаточно. Если же Вы строите «для себя» или прописаны строгие требования по эксплуатации в заключенном Вами договоре на выполнение работ, то качественный крепеж будет надежен и гарантирует результат.
На сайте ГОСКРЕП они представлены в разделе «Профессиональный крепёж / Анкеры».

Расчеты при определении размера анкерного болта

Итак, важно учитывать все нагрузки. Их разделяют на два типа: статические и динамические. К первым относим вес самой конструкции; вторым характерны импульсивные, ударные нагрузки, применимые в зависимости от протяженности по времени, точки приложения, направления.

Если несущая поверхность имеет трещины или иные допустимые повреждения, то вычисленную нагрузку надо умножить на 0,6. То есть один и тот же анкерный болт в плотной поверхности выдержит 3,924 kН, а с дефектами — только 2,35 kН.

Чтобы вычислить нагрузку на узел, которую создает, например, подвешенный элемент массой m (кг) на расстоянии l (плечо силы, м), воспользуйтесь формулой

M = m x g x l

Технические характеристики крепежа из анкерной техники

Ниже приведены таблицы для анкерного болта и клинового анкера, где указаны расчетные усилия на вырыв и срез в зависимости от материала несущей поверхности и диаметра крепежа.

Технические характеристики клинового анкера

Диаметр анкера, мм М6 М8 М10 М12 М16 М20
Бетон В20 без трещин Расчётное усилие на вырыв, kН 4,20 6,00 10,70 13,30 23,30 33,30
Расчётное усилие на срез, kН 4,00 7,30 11,60 16,80 31,40 49,00
Бетон В20 растянутая зона, с раскрывающимисятрещинами Расчётное усилие на вырыв, kН 2,20 3,30 6,00 8,00 16,70 20,00
Расчётное усилие на срез, kН 4,00 7,30 11,60 16,80 31,40 49,00
Диаметр бура, мм М6 М8 М10 М12 М16 М20
Глубина бурения, мм 55 65 70 90 110 130
Глубина установки, мм 49 58 62 82 102 121
Диаметр отверстия в прикрепляемой детали, мм 7 9 12 14 18 22
Момент затяжки, Нм 8 15 30 50 100 200
Стандартное расстояние между анкерами, мм 120 141 180 210 246 303
min расстояние между анкерами, мм 50 55 60 70 90 110
стандартное расстояние до края, мм 60 71 90 105 123 152
min расстояние до края, мм 45 50 55 60 70 130
Размер анкера, мм М6,5 М8 М10 М12 М14 М16 М20
Бетон В20 Расчётное усилие на вырыв, kН 0,7 1,4 2,1 2,8 3,1 4,2 5,6
Расчётное усилие на срез, kН 1,1 2,5 4,5 7,3 8 8,8 10,5
Кирпич М150 Расчётное усилие на вырыв, kН 0,4 0,5 0,6 0,8 0,85 0,9
Расчётное усилие на срез, kH 0,65 1 1,2 1,6 1,7 1,8

Третье разрушение характерно при неправильном выборе рамного анкера и других узлов, где возможна деформация по границе сцепления крепежа с базовым материалом, то есть анкер фактически выдергивается из отверстия под воздействием постоянных динамических нагрузок. В этом случае крепежу не хватает длины, чтобы прочно удерживать прикрепленную конструкцию, даже если её вес невелик.

Из таблиц ниже Вы можете подобрать размер рамного анкера, зная толщину прикрепляемой конструкции, а также при наличии данных о нагрузках на вырыв или срез.

Размер анкера, мм М6,5 М8 М10 М12 М14 М16 М20
Диаметр резьбы, мм М5 М6 М8 М10 М10 М12 М16
Диаметр бура, мм 6,5 8 10 12 14 16 20
min глубина отверстия, мм 40 50 60 70 75 80 90
Отверстие в прикрепляемой детали, мм 7 9 11 13 15 17 21
min толщина материала основания, мм 60 70 80 90 95 100 120
Размер гайки под ключ, мм 8 10 13 15 15 19 24
Критическое расстояние до края, мм 40 55 65 70 75 80 85
Критическое осевое расстояние, мм 45 60 70 75 80 90 95
Момент затяжки в бетоне, Нм 5 8 25 40 45 50 80
Момент затяжки в кирпиче, Нм 2,5 4 12,5 20 22,5 25
Размер рамного анкера MF 8 MF 10
Диаметр бура, мм 8 10
min глубина установки, мм 45 50
min глубина отверстия, мм глубина установка + 5 см
Момент затяжки, Нм 4 8
Шлиц Pz 2 Pz 3
Расчётная нагрузка в бетоне В20 на вырыв, kH 1,4 1,7
на срез, kH 0,4 0,5
Расчётная нагрузка в полнотелом кирпиче М150 на вырыв, kH 0,6 0,8
на срез, kH 0,4 0,5
Расчётная нагрузка в пустотелои кирпиче М150 на вырыв, kH 0,4 0,5
на срез, kH 0,2 0,3
Расчётная нагрузка в ячеистом бетоне В3,5 на вырыв, kH 0,1
на срез, kH 0,1

Итак, чтобы ответить на вопрос «как правильно подобрать анкерный болт», надо учесть материал и особенности поверхности, к которой прикрепляется метиз, и нагрузки, их характер воздействия на узел. А данные таблиц и формулы в данной статье помогут сделать элементарные расчеты.

Читайте также  Нужна ли арматура в ленточном фундаменте?

Источник: https://goskrep.ru/articles/kak-pravilno-sdelat-raschet-ankernogo-bolta/

Расчет анкерных болтов | Главный механик

Анкер – крепежный болт для удерживания на несущем основании любой конструкции. Полное представление может дать пособие по проектированию анкерных болтов где есть точное описание анкерных крепежных деталей (СНиП 2.09.03). Удержание анкера в основе конструкции упирается на три рабочих момента:

  1. взаимного трение,
  2. глубинный упор,
  3. склейка.

Каждый из трех, соответствует виду анкерного болта hilti и материалам конструкции.

Первый (взаимное трение) – передается на основание в момент вкручивания болта за счет силы распора: дюбеля (пластик), цанги (металл).

Второй (глубинный упор) – противодействие материалу основы конструкции металлу болта (цанговый, фундаментный) при анкеровки.

Третий (склейка) – при использовании клеевых болтов (анкеров) создается касательное напряжение для внутреннего удержания деталей.

Причины разрушения анкерных болтов

Три рассмотренных принципа влияют на стойкое удержание анкерного болта в основании конструкции для соединения общих деталей. Но, в некоторых случаях происходит разрушение части анкерного крепежа конструктивных форм. Вот некоторые причины вызывающие разрушение анкерного болта:

  •  вылет болта из основания (сохранение основа и детали),
  •  срез анкерного болта (не устойчивость при крепеже),
  •  механическое нарушение (дистанционный монтаж),
  •  неточность анкерного крепежа (общий вес нагрузки на основание),
  •  покрытие анкера (коррозия металла фрагментов болта),
  •  не соответствие температур (плавление анкерного соединения).

Для бетонных конструкций учитываются: марка бетона, размер анкерного болта, коэффициент. За свою эффективность в строительно-монтажных работах анкерный болт hilti используется очень часто.

Какие свойства имеют анкерные болты Хилти

Крепежное соединение при помощи анкера hilti создает особую устойчивость фундаментальному сооружению. Для конструкций выбирают соответствующие анкерные болты учитывая материалы основы и деталей сооружения. Корпорация Hilti выпускает качественные анкерные болты для профессионального строительства и других видов монтажных работ:

  •  тяжелые инженерные конструкции,
  •  укрепление стен (несущих),
  •  легкие каркасные конструкции (анкер+саморез),
  •  крепеж фасадных панелей.

Связующие материалы должны обладать двумя характерными свойствами:

  1.  степень крепкого сцепления,
  2. прочность.

Отсутствие одного из показателей снижают сопротивление анкерного болта к нагрузкам в 1.5 – 2.0 раза. Распорные анкерные болты hilti из качественного металла, не подвержены коррозии, ударостойкие, устойчивые к химическим реагентам. Определенную конструкцию крепежного анкера можно использовать в бытовой сфере для установки: детских уголков, турников, полок, водонагревательных приборов и пр.

Расчет анкерных болтов hilti

Крепежные анкеры делятся на следующие виды:

  • забивной,
  • распор,
  • клин,
  • раздвижной,
  • химический.

Любой из видов имеет общие технические показатели. Их необходимо учитывать при расчетах использования анкерных болтов в монтажных работах. Предварительные операции по анкерному крепежу следует проверять в соответствии с табл. 60 прил. 2 СНиП II-23-81, а расчетная площадь должна соответствовать определению расчетных площадей по СТ СЭВ 182-75.

Расчет анкера на вырыв

Эту ступень операции проводят на месте работ, соответственно технической документации. Учитывается материал основания + общий вес тяжести закрепляемого предмета. Вот примерные показатели расчетов весовой нагрузки на стену-основу:

  •  350 кг. (бетон, кирпич),
  •  230 кг. (Ячеистый бетон),
  •  700 кг. (высотный монтаж).

Наибольшую нагрузку выдерживают химические анкерный болт hilti.

Устойчивость крепежа к общей конструкции

Это главный показатель материалов деталей крепежного изделия hilti. Крепеж должен выдержать размещенный предмет не нарушая основания места его прикрепления. Лучшими несущими способностями обладают анкерные болты из высокопрочной стали (нержавейка, антикоррозийная); цветные металлы менее способны выдержать весовые нагрузки. Вид материалов изделия можно прочитать на упаковке. В применении учитывается коэффициент максимальной прочности анкерного крепежа. Для лучшего закрепления анкера можно пользоваться различными смесями.

Дополнительные нагрузки

Их существует несколько. К основным относятся:

  • динамическая (ударная, зависит от импульсов),
  • статическая (влияние внешней и внутренней среды помещения),
  • максимальная (размер анкерного болта, прочность площади основания).

При использовании анкерного крепежа следует точно рассчитать нагрузки, способности и технические данные анкерных болтов. В конструкции не допустимо превышение 25% силы вырыва анкера. При механических дефектах основания применяется коэффициент 0.6 для прочного крепления болта.

Вес анкерных болтов

Все модели крепежных соединений выполнены из металлических сплавов. Применяются для монтажа оборудования и других конструкций к монолитным основаниям: кирпичным, каменным, бетонным. Удельный вес анкерных болтов зависит от конструкции деталей соединения. Вот некоторые из видов болтов: распорный, с кольцом, с гайкой, с крюком и т.д.

Распорные анкерные конструкции изготовлены по одной технологии. Разница между ними в параметрах, формах изделий и характерных приспособлениях. В маркировке стоит запись в мм: 12*10*100* – это значит 12/резьба (до 20), 10/диаметр (до 24), 100/длина (до 400).

Вес болта в гр.:

  •  с гайкой (2.0 – 2.5),
  •  анкерный (0.1 – 118),
  •  клиновый (2.2 – 402.5),
  •  рамный (1.5 – 80.4),
  •  двухраспорный (580.0),
  •  с кольцом (2.0 – 90.0),
  •  с крюком (2.0 – 118.0).

Первое место в производстве (строительстве, машиностроении, кораблестроении и др.) занимает анкерный болт hilti для сборки всех основных конструкций. Высокопрочная сталь наделяет изделия повышенными качествами прочности, что подтверждают сертификаты и соответствующие ГОСТы.

Детали анкерного крепежа – шпильки: HAS, HIT, HST, универсальные по своей конструкции и использованию. Они совместимы для установки комбинированного крепежа в различных климатических зонах. Удерживают крепление тяжести, больших и громоздких конструкций, к железобетонному основанию. Особый спрос в сегменте этого рынка идет на анкер размером (20 – 120 мм), диаметром (40 – 20 мм). Расчет нагрузочной выносливости анкера так же зависит и от диаметра резьбы.

Источник: https://themechanic.ru/raschet-ankernih-boltov

Для любых предложений по сайту: [email protected]